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调整不平衡电流无功补偿技术的发展历程

发布时间:2023-09-27 14:42:59 调整不平衡技术专题 作者:wangspower浏览:

       调整不平衡电流无功补偿技术是在2000年就推出的无功补偿领域新技术,通过十年来的不断升级发展,目前我们最新开发拥有的为第四代产品。
  在第四代产品中调整不平衡控制器采用了32位ARM为主核心芯片进行计算、控制,可以获得精确的检测结果和精密的控制效果。电压、电流采用交流采样技术,被检测的交流模拟量经分压后直接输入ARM的A/D转换器进行处理计算,避免了输入处理电路导致的误差。每个输入通道的采样速率高达每秒20000次,6个输入通道(3个电压通道,3个电流通道)的总采样速率高达每秒120000次。高速采样和精心设计的控制软件充分满足了精密测量的要求,不但可以对谐波电压和谐波电流进行检测,而且可以在谐波干扰严重的情况下保证测量的精度。电压检测分辨率可达0.1V,电流检测分辨率可达0.1A,功率因数检测分辨率可达0.001。
  在电容器投切方面采用了最新的同步投切技术,利用同步编组开关实现电容器在“相与相”或“相与零”之间的联接,并且实现的是电压过零投入和电流过零切除。电容器的电压过零投入可以消除电容器投入时产生的涌流,消除涌流对系统的影响,并可显著提高电容器的使用寿命。电容器的电流过零切除可消除继电器接点的电弧从而增加继电器的寿命。同步开关技术的使用极大地提高了整套装置的可靠性。
  虽然调整不平衡电流技术经过了近十年的变革,调整不平衡控制器已经从最原始的8位机升级到今天的32位ARM,电容器的投切从接触器(继电器)发展到今天的磁保持继电器同步操作。时光荏苒,现在还是有很多人对调整不平衡电流技术不是很理解和存在一些误区。这里再次对相关技术进行解读。
  技术原理:在相与相之间跨接电容或电感,具有在相与相之间转移有功的作用!这是实现调整不平衡电流技术的核心原理(详细矢量分析见本站万思定理),最关键的是在“相与相”之间跨接!相与零之间跨接电容器那是分相补偿,原理很简单的,这里不再赘述。
  鉴于上述原理,我们的调整不平衡装置中采用了4组同步编组开关控制12台单相400V(450V)电力电容器,即每台同步编组开关控制3台单相额定电压400V(450V)的电力电容器。由调整不平衡控制器通过RS485串口通讯方式发出指令,同步编组开关根据指令控制每台电容器是接在相与相之间还是相与零之间。当某台电容器只接在相与相之间,就实现了相与相之间的有功转移(调整)和无功的补偿,如电容器跨接在AB相之间,就意味着该电容器在补偿AB相无功的同时将A相的部分有功电流转移到了B相。
  注意:有功电流的转移是有方向的,即:如果在AB相间跨接电容,那么有功电流只能由A相转移到B相,不能由B相转移到A相。同理:如果在BC相间跨接电容,那么有功电流只能由B相转移到C相,不能由C相转移到B相。如果在AC相间跨接电容,那么有功电流只能由C相转移到A相,不能由A相转移到C相。具体能够转移多少有功电流?被转移的有功电流与电容中的电流有确定的比例关系。
  另外,当某台同步编组开关控制的三台电容器都接在了相间,即C1接在AC相之间、C2接在AB相之间、C3接在BC相之间。那么该同步编组开关处于共补状态,对于负荷的平衡部分才会采取这种连结补偿方式。
  相与零之间跨接电容器其本质就是分相补偿,设计该功能是为了充分利用电容器,对于没有进行调整补偿操作的电容器去进行分相补偿无功,使系统无功最小!这时的单相400V电力电容器接于相线对零线时,补偿量是标称值的1/3。
  有人会问:三相电容器也是接在相与相之间啊!也有转移有功的能力吗?不要忘了,三相电容器在三相之间的容量是等量的,所以,没有转移有功的能力,只能补偿无功!
  技术原理中提到了,要实现不平衡有功电流的调整需要使用电感!如果在实际的无功补偿装置中使用电感是不适合的,因为电感的价格高、损耗大、重量大。所幸的是,实际的电力系统负荷总是存在电感的,正因为负荷存在电感,才会有无功、才需要进行无功补偿,于是我们就可以利用负荷中的电感来调整不平衡有功电流。
      理论计算与实践经验均表明:只要在各相与相之间以及各相与零线之间恰当的接入不同数量的电容器,就可以实现在无功补偿的同时调整不平衡有功电流。
  由于调整不平衡有功电流需要利用负荷的电感,因此负荷的功率因数越低意味着可以利用的电感越多,则调整不平衡有功电流的能力就越强。
      计算表明:如果负荷的功率因数为0.7,那么最大相电流是最小相电流2倍的情况可以调整到平衡。如果负荷的功率因数为0.85,那么最大相电流是最小相电流1.5倍的情况可以调整平衡。如果负荷的功率因数为1,那么就意味着没有可以利用的电感,因此无法进行不平衡电流的调整。
  通过上述的解读,你可能对调整不平衡电流技术有了进一步的理解,就是实现调整不平衡的前提是原始功率因数越低,意味着系统中可利用的电感越多,投入的电容器也就会越多,调整不平衡电流的能力就越强!当负荷的功率因数较高,也就意味着可以利用的电感较少,而三相电流的不平衡现象又比较严重时,可能达不到完全平衡的目的。不要忘了!该装置还有“相与零”之间的分相补偿功能,可以使各相无功得到完美的补偿。
       理论计算与实验的结果都表明:只要负荷中含有电感,就可以在将三相的功率因数均补偿至1的基础上,使三相有功电流的不平衡程度有所减轻,仍然可以达到其他补偿方式所达不到的效果。